图1-1 类水滑石结构图由水滑石的结构可知,HTlcs的主要特征有Brucite层的性质、水及阴离子的位置和类型以及层的堆积形式决定。位于层间的水、阴离子可以断旧键而形成新键,使其在层间自由移动。水和CO23-中的氧原子尽可能的通过层上OH-靠近或分散于对称轴(相距约0.5×10-10m),层上羟基与CO23-通过氢键相互联接。
HTlcs可用通式[M(Ⅱ)1-xM(Ⅲ)x(OH)2]x+[Ax/nn-]•MH2O来表示,其中M2+和M3+分别代表层上二价和三价阳离子,An-为层间阴离子,x=M3+/(M2++M3+)。
1.2.2 类水滑石的制备方法
1.2.2.1 共沉淀法
共沉淀法是制备类水滑石化合物最常用的方法之一。共沉淀法就是在一定温度(一般60~70℃)和pH值下,用相应的可溶性金属盐的水溶液,在沉淀剂的作用下合成出类水滑石。陈冬梅等[7]通过加入ZnSO4•7H2O和Al2(SO4)3•18H2O,在70℃下回流晶化6h得到晶型完整且粒度分布较窄的Zn-Al LDHS。谢解梅等[8]利用Cu(NO3)2、Fe(NO3)3、NaOH和Na2CO3,采用低饱和沉淀法制备出晶相单一、结晶度高的类水滑石化合物,并利用XRD、FTIR、TG-DTA对合成物进行表征。申延明等[9]利用共沉淀法,在恒定pH值下,用Ni(NO3)2、Mg(NO3)2、Al(NO3)3在65℃很温水浴反应6h,得到晶相单一的NiMgAl-HTLcs,并用X射线衍射、差热分析对合成物表征,讨论pH值、原料配比、焙烧温度对水滑石结构的影响。
1.2.2.2 溶胶-凝胶法
用溶胶-凝胶法制备类水滑石化合物,所选用的前驱体可为:金属有机化合物、醇盐、无机盐及一些其他材料。Lopez T等[10]用溶胶-凝胶法,以乙醇镁、丁氧基铝和乙酰丙酮铝为前驱物,以乙醇为溶剂,同时加入少量稀盐酸,在80℃下回流并用氨水调节pH为10,制备水滑石凝胶。所得样品70℃干燥24h后分别于150℃和300℃下焙烧。XRD测试显示,所有样品都具有水滑石结构,仅结晶度有所不同。
1.2.2.3 水热法合成
以水热法合成类水滑石材料,由于原料在加热过程中溶解度随温度升高而增加,有利于形成更稳定物相,所以制备产物的分散性更好。Bontchev R P等[11]在用氨水滴加到硝酸锰和硝酸铝的混合溶液中,将所得悬浊液转移到高压釜中于120℃下加热反应24h后,即可得到NO3-插层的类水滑石样品。Ogawa M等[12]用水镁石、水铝石和脱氧胆酸作原材料,将三种原料溶于去离子水中,在搅拌一定时间后,将悬浊液转移到高压釜中150℃反应24h,成功制备了脱氧胆酸根阴离子插层的水滑石样品,产物粒子呈弯曲平板形。
1.2.2.4 微波辐射法原文请+QQ3249,114优.文^论.文'网
在微波下,化学反应由于微波热效应引起反应物的极性分子运动加剧,从而加快了反应速度,且采用此方法制备类水滑石材料往往具有更大的比表面和更高的催化活性。Botello A等[13]控制pH值在10.5左右,微波功率为180~360W,获得了大比表面的类水滑石材料。梅秀娟等[14]在微波辐射下用变速滴加共沉淀法合成了粒径为10~40nm的Mg-Al纳米水滑石。
1.2.3 类水滑石衍生的复合氧化物
随着人们对LDH的深入研究,近年来通过以HTlcs为前驱体进高温焙烧制备复合氧化物(Mixed Metal oxide,MMO)也越来越受到重视。
前驱体HTlcs在500℃左右焙烧形成MMO,它具有与二价金属氧化物相似的晶体结构,其组成通式为M2+1-xM3+xO(OH)x,其中:M2+=Mg2+、Ni2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+等;M3+=Al3+、Fe3+等。
MMO的制备过程决定了其微观均匀性好坏,且可以通过调变前体粒子的结构来控制其结构及性能:
(1)化学组成的可调控性毕业论文
http://www.youerw.com/通过跳变前体HTlcs的层板组成,将M2+和M3+用其糨同价、半径相近的金属离子代替,焙烧则形成新的MMO;且通过调变前体层板二价和三价金属阳离子的比例可调控MMO中金属元素的比例。
(2)晶粒尺寸及分布的可调控性
MMO的粒子大小及粒径分布可以通过调变前体的晶体尺寸来调控,也可以说可通过改变前体的合成方法、合成条件而得以控制。
(3)结构复原性能
MMO放入空气中或在水和二氧化碳存在的条件下,又能恢复原有结构,形成层间阴离子为CO32-的HTlcs[15]。同样,如果MMO放在适当的溶液中就会恢复为层间阴离子性溶液阴离子的类HTlcs,例如恢复为层间是相当大的有机阴离子柱撑HTlcs。
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